薄膜LiMn2O4阴极制备研究进展

尖晶石状LiMn2O4是制备高能量密度的锂离子电池的一种很有发展前景的阴极材料。评论了近年来制备薄膜阴极的方法,包括化学酸基溶解法、溶胶-凝胶法、激光焙烧法、增强型等离子体化学气相淀积法、脉冲激光法、电子束喷射沉积法和射频磁控溅射法。着重分析了能够和IC、MEMS工艺良好集成的射频磁控溅射的方法,提出了工艺路线,并规划了下一步工作。     

掺铝氧化锌（AZO）薄膜制备及结合机理探索

利用射频磁控溅射法以ZnO：Al2O3陶瓷靶材为源在丙纶非织造布上制备了AZO薄膜.采用扫描电镜（SEM）分析溅射时间对薄膜微结构的影响,结合能谱分析仪（EDX）对薄膜成分进行分析表征,分析探讨了在丙纶非织造布上溅射沉积纳米薄膜与基材的结合机理.结果表明：随着溅射时间的延长,薄膜的均匀性致密性越来越好;溅射得到的纳米薄膜元素的特征峰明显,纯度高;薄膜与基材之间结合是物理、化学等多种力共同作用的结果.     

LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的γ-Al2O3包覆及其性能

以氢氧化铝溶胶为前驱体在LiNi0.5 Mn1.5 O4正极材料表面制备尖晶石结构γ-Al2 O3包覆层,借助XRD、SEM、TEM及电化学方法对电极材料的主要性能进行了研究。结果表明：LiNi0.5 Mn1.5 O4表面γ-Al2 O3包覆层形成条件为600℃下煅烧0.5 h,较佳包覆量约为3％（摩尔比）;γ-Al2 O3包覆层形貌完整,厚度约为5～10 nm,（311）晶面间距约0.24 nm;γ-Al2O3包覆的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料30周充放电循环（0.2 C）后的比容量为112.1 mAh／g,4 C倍率下的比容量为82.0 mAh／g,容量保持率较基体分别提高了约10％和17.2％。因此,γ-Al2 O3包覆层减小了LiNi0.5 Mn1.5 O4与电解液的接触,有效抑制了基体与电解液之间的副反应,其电化学反应可逆性、循环稳定性及倍率性能得到了提高,有望用作动力锂离子电池正极材料。     

LiH薄膜制备技术进展

纳米厚度、表面光滑的氢化锂薄膜的制备研究具有十分重要的意义。综述了氢化锂薄膜的制备方法：电阻蒸发法和磁控溅射法。比较研究后认为这两种制备方法制备的氢化锂薄膜,表面粗糙度高,不能达到软x射线多层膜的要求。而脉冲激光气相沉积法可以制备表面超光洁,厚度最小为几个纳米的薄膜,是制备表面光滑的薄膜的一种重要制备方法。     

SiC薄膜力学性能研究

采用射频磁控溅射法制备了多组SiC薄膜样品。用Alpha-Step IQ台阶仪测量了SiC薄膜的厚度，用MHT-4显微硬度仪测量了维氏硬度，用AFM分析了薄膜的表面形貌。结果表明，溅射功率影响薄膜的硬度；适当加大溅射功率，有利于SiC薄膜的生长；存在一个薄膜生长最优化功率窗口；超过功率窗口后继续加大功率，导致沉积层的反溅射率增大，影响薄膜的良好生长。针对薄膜中的应力存在问题提出了相应的解决方法，并用原子力显微镜（AFM）观察薄膜表面形貌，从形貌方面来分析溅射功率对硬度的影响。     

射频辅助脉冲激光沉积镀膜技术的特点

介绍了脉冲激光沉积（PLD）制备薄膜的原理，讨论了射频辅助脉冲激光沉积镀膜技术的特点，通过分析比较证实了射频辅助脉冲激光沉积比无射频辅助脉冲激光沉积具有更突出的优点。     

FTO上溅射ITO薄膜及光电性能

通过脉冲磁控溅射法在掺氟氧化锡透明导电薄膜(FTO)基底上制备了氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜。研究了溅射时间和衬底温度对FTO基底上制备的ITO薄膜的光透过率和电性能的影响。采用SZT-2四探针测试仪测量样品表面的电阻,用扫描电镜(SEM)对样品进行表征。结果表明,随着溅射时间的增加以及衬底温度的升高,以FTO导电薄膜为基底制备的氧化铟锡(ITO)透明导电膜的电阻逐渐减小,而后基本保持不变。在基片温度为400℃、溅射时间为45min时,方块电阻最小值达到1.5Ω。     

射频磁控溅射制备类金刚石薄膜

采用射频磁控溅射法在Si和Ti合金基体上沉积出类金刚石(DLC)薄膜.利用拉曼光谱仪、划痕仪和扫描电子显微镜分析了DLC薄膜的结构、膜基附着力和表面形貌.结果表明:射频磁控溅射法能够制备出表面平整、结构致密的DLC薄膜;同时基体材料的不同不会影响DLC薄膜的键合结构,Si基体上涂层附着力为30N,Ti基体上膜基结合力大于40 N.     

溅射功率对离轴倾角沉积氧化锌薄膜结晶和光学性质的影响

氧化锌作为宽禁带半导体在室温下具有高激子束缚能(60 meV)、化学性能稳定、良好的压电性能和光学性能等优点,在光发射器件等光电技术领域应用非常广泛.拟通过采用离轴倾角溅射的方法,探究溅射功率对氧化锌薄膜的结晶和光学性质的影响.相比于分子束外延和金属有机化学气相沉积等薄膜生长技术,磁控溅射具有明显的成本优势,薄膜纯度高、致密性以及均匀性良好,适于大尺寸生长.相比于传统的共轴垂直溅射,离轴倾角沉积可以使溅射到基片表面的粒子获得更多的横向迁移能,进而更容易迁移到合适的位点,有利于薄膜的高质量生长.在众多生长参数中,溅射功率是影响薄膜沉积以及薄膜晶体质量等物性的重要因素.因此,将采用射频磁控溅射就不同的溅射功率对氧化锌薄膜的形貌、结构以及发光性质等影响展开研究.     

Al2O3掺杂对ZnO薄膜结构及光电性能的影响

以ZnAl2O4陶瓷靶为溅射源,采用射频磁控溅射法,利用优化的氧化锌薄膜制备工艺,在石英衬底上沉积了Al2O3掺杂ZnO（AZO）透明导电薄膜,并通过X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、薄膜测厚仪、霍尔效应仪对其进行了结构表征和光电性能测试,研究了靶材中Al2O3不同掺杂质量分数（1%~5%）对薄膜结构及光电性能的影响。结果表明：沉积所得AZO薄膜为六方形纤锌矿结构,沿（002）晶面择优取向生长;随着Al2O3掺杂比例的提高,薄膜禁带宽度先增大后减小,电阻率先减小后增大;当Al2O3掺杂质量分数为4%时,薄膜择优取向性最好,可见光透过率最高,电阻率最小,具有最优的结晶质量和光电性能。     

磁控溅射法制备的不同衬底上的TiO_2薄膜

利用射频磁控溅射方法,分别在改变氧气含量和沉积时间的条件下在ITO玻璃、Si和Al/ITO玻璃衬底上沉积了TiO2薄膜,并利用拉曼光谱表征了2种条件下的TiO2薄膜的结构.研究表明：衬底材料、氧气含量以及沉积时间明显地影响了TiO2薄膜的结构.随着氧气含量的降低,沉积在ITO玻璃衬底上的TiO2薄膜由锐钛矿和金红石的混合结构转变为单一的金红石结构,而沉积在Si衬底上的TiO2薄膜的结构没有改变,并保持单一的金红石结构;随着沉积时间的增加,Al/ITO玻璃衬底上的TiO2薄膜由金红石结构转变为锐钛矿结构.     

射频功率对Cu/Ag导电薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射工艺以Cu／Ag合金为靶材在高阻半导体Cd1-xZnxTe上制备导电薄膜。系统地研究了溅射功率对沉积速率、薄膜电阻率、组织形貌及接触性能的影响。结果表明，沉积速率随溅射功率的增加呈线性增加，薄膜电阻率随功率增大而增大。电流-电压关系（I—U）测试表明在高阻Cd1-xZnxTe上溅射Cu／Ag薄膜后不经热处理已具有良好的欧姆接触性，溅射功率为100W时的接触性能好于功率40W时的接触性能。     

原子力显微镜在ZAO薄膜表征中的应用

利用磁控溅射法在溅射功率分别为30,50,80,100W条件下制备ZAO薄膜,并通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)谱对制得的薄膜样品进行表面形貌、结构特性和黏附性能进行研究。XRD结果表明,随着溅射功率的增加,ZAO薄膜呈现了明显的(002)择优取向,结晶质量获得提高。通过原子力显微镜对样品的二维、三维以及剖面线图进行分析。随着溅射功率增大,薄膜样品表面较均匀致密,晶粒生长较充分,结晶质量较高,粗糙度和黏附力均增大。     

磁控溅射CdTe薄膜的光电学特性

采用射频磁控溅射方法在玻璃和Si(111)衬底上制备了碲化镉(CdTe)薄膜,并研究了溅射功率对薄膜的结构、光学和电学性能的影响.X射线衍射分析表明,所有样品均沿(111)面择优取向; 平均晶粒尺寸随溅射功率的增加而增加,即从73.0 nm(70 W)增加到123.6 nm(110 W).紫外 - 可见 - 近红外光谱分析表明, CdTe薄膜在可见光范围内具有较高的吸光度; 薄膜的带隙随着溅射功率的增加而减小,最小值为1.38 eV.CdTe薄膜的导电性随溅射功率的增加而明显增强,当溅射功率为110 W时电阻率仅为21.5 Ω?cm.该研究结果可为制备高导电性和高吸收率的半导体薄膜提供参考.     

极板间距对反应溅射Ge_xC_(1-x)薄膜的影响

利用射频磁控反应溅射法,以Ar、CH4为原料气体,在较宽的工艺参数范围内制备出了GexC1－x薄膜,研究了极板间距对沉积的影响。结果表明,随极板间距的减小,沉积速率增大,薄膜的均匀性变差,薄膜中Ge／C的原子比增加.     

射频磁控溅射制备的CdSe薄膜的光电学性质

采用射频磁控溅射技术在不同溅射功率下制备了CdSe薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散X射线光谱仪(EDAX)、紫外可见近红外(UV-VIS-NIR)分光光度计和霍尔效应测试仪研究了溅射功率对薄膜的结构和光电学性质的影响.研究表明：增加溅射功率有利于增强薄膜的结晶性能;随着溅射功率的增加,薄膜的光学带隙和电阻率逐渐减小,载流子浓度逐渐增加,即薄膜的光电性能不断增强.该研究结果可为CdSe薄膜在光电器件方面的应用提供参考.     

沉积压力对磁控溅射Mg薄膜结构的影响

采用直流磁控溅射方法在氧化锆固体电解质表面制备了Mg金属薄膜,利用XRD和SEM研究了沉积压力（0.9～2.1 Pa）对薄膜形貌和结构的影响.结果表明：随着沉积压力的提高,薄膜结晶程度逐渐变差,晶粒尺寸减小,表面粗糙度增大;薄膜呈（002）择优生长的柱状晶结构,且随着沉积压力的提高薄膜厚度先增加后减小.     

Si(111)和Si(100)衬底上磁控反应溅射制备AlN薄膜

采用射频磁控反应溅射法在Si(111)和Si(100)两种衬底上制备了AlN薄膜,用X射线衍射(XRD)对AlN薄膜进行了表征,研究了衬底Si(111)、Si(100)取向以及N2百分比对AlN(002)薄膜c-轴择优取向的影响。实验结果表明,Si(100)较适合生长c-轴择优取向AlN薄膜,而且N2百分比为40%时,AlN薄膜的c-轴取向最好,具有尖锐的XRD峰,此时对应于AlN(002)晶向。计算了(002)取向AlN和两种Si衬底的失配度,Si(111)面与AlN(002)面可归结为正三角形晶系之间的匹配,失配度为23.5%;而Si(100)面与AlN(002)面可归结为正方形晶系与正三角形晶系之间的匹配,失配度为0.8%,可以认为完全共格。理论分析和实验结果相符。     

Deposition methods and properties of polycrystalline CdS thin films

CdS thin film was used as a suitable window layer for CdS/CdTe solar cell, and the properties of CdS thin films deposited by pulsed laser deposition (PLD), chemical bath deposition (CBD) and magnetron sputtering (MS) were reported. The experimental results show that the transmittances of PLD-CdS thin films are about 85% and the band gaps are about 2.38–2.42eV. SEM results show that the surface of PLD-CdS thin film is much more compact and uniform. PLD is more suitable to prepare the CdS thin films than CBD and MS. Based on the thorough study, by using totally PLD technique, the FTO/PLD-CdS(150 nm)/CSS-CdTe solar cell (0.0707 cm²) can be prepared with an efficiency of 10.475%.